Analyse und Weiterentwicklung einer dynamischen Restreichweitenschätzung für Elektrofahrzeuge

Inhaltsverzeichnis

1 Grundlagen

1.1 Entwicklungsmethode zur Modellierung der Elektrofahrzeuge

1.2 Physikalische Grundlagen

1.2.1 Beschleunigungswiderstand

1.2.2 Rollreibungswiderstand

1.2.3 Steigungswiderstand

1.2.4 Aerodynamischer Widerstand

1.3 Versuchsfahrzeuge

1.3.1 E-Polo

1.3.2 Nissan Leaf

1.4 Batteriemodelle

1.4.1 Innenwiderstandsmodell (ZEBRA Batterie)

1.4.2 RC-Modell (Li-Ionen Akkumulator)

1.5 Programmiertechnische Grundlagen

1.5.1 Einführung in die Entwicklungsumgebung Matlab

1.5.2 Objektorientierte Programmierung

1.5.3 Vorteile und Nachteile der objektorientierten Programmierung

2 Implementierung des Fahrzeugmodells

2.1 Klassenstruktur

2.2 Implementierung der Fahrzeugkomponenten

2.2.1 Kräftebilanz

2.2.2 Drehmomentumwandlung

2.2.3 Motorblock

2.3 Implementierung der Batteriemodelle

2.3.1 ZEBRA – Batterie

2.3.2 Li-Ionen Akkumulator

2.4 Vorstellung der Restreichweitenschätzung

3 Simulationen und Verifikation des Fahrzeugmodells

3.1 Simulation verschiedener Streckenprofile

3.1.1 Artemis Fahrzyklus

3.1.2 Teststrecke Köln – Dortmund

3.1.3 Teststrecke Köln – Dortmund mit Steigungsprofil

3.2 Auswirkungen der Rekuperation

3.2.1 Artemis Fahrzyklus

3.2.2 Teststrecke Köln – Dortmund

3.3 Restreichweitenschätzung anhand der Teststrecke Köln – Dortmund

3.4 Gegenüberstellung der Ergebnisse zwischen objektorientierter Programmierung und Simulink

3.4.1 E – Polo

3.4.2 Nissan Leaf

3.4.3 Restreichweitenschätzung

4 Zusammenfassung und Ausblick

Zielsetzung & Themen

Das Hauptziel dieser Arbeit besteht in der objektorientierten Implementierung eines bestehenden Simulink-Modells für Elektrofahrzeuge, um eine effiziente und präzise dynamische Restreichweitenschätzung zu ermöglichen, die für den Einsatz auf Mikroprozessoren optimiert ist.

• Entwicklung und Vergleich verschiedener Batteriemodelle (ZEBRA-Batterie und Li-Ionen Akkumulator).
• Umsetzung des physikalischen Antriebsstrangmodells als objektorientiertes Klassenmodell in Matlab.
• Simulation unter variierenden Streckenprofilen zur Validierung des Modells.
• Analyse des Rekuperationspotenzials und dessen Auswirkungen auf den Energieverbrauch.
• Kritische Gegenüberstellung von objektorientierter Implementierung und Simulink-basierten Ansätzen.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

Grundlagen: Einführung in die physikalischen und programmiertechnischen Grundlagen, die zur Modellierung von Elektrofahrzeugen und Batterien sowie zur Implementierung objektorientierter Strukturen erforderlich sind.

Implementierung des Fahrzeugmodells: Beschreibung der objektorientierten Umsetzung des Antriebsstranges sowie der spezifischen Batteriemodelle und der Funktion zur Schätzung der Restreichweite.

Simulationen und Verifikation des Fahrzeugmodells: Durchführung verschiedener Simulationen, um die Genauigkeit des Modells zu prüfen, Einflüsse der Rekuperation zu analysieren und die Ergebnisse mit dem ursprünglichen Simulink-Modell zu vergleichen.

Zusammenfassung und Ausblick: Resümee über die Vorteile der objektorientierten Programmierung bei der Modellierung von Elektrofahrzeugen und Vorschläge für weiterführende Validierungen anhand realer Teststrecken.

Schlüsselwörter

Elektrofahrzeug, Restreichweitenschätzung, Objektorientierte Programmierung, Modellierung, Matlab, ZEBRA-Batterie, Li-Ionen Akkumulator, Rekuperation, Simulation, Fahrdynamik, Antriebsstrang, Batteriemodelle, Energieverbrauch, Simulink, Klassenmodell.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit behandelt die Analyse und Weiterentwicklung eines dynamischen Modells zur Schätzung der Restreichweite von Elektrofahrzeugen durch eine objektorientierte Implementierung.

Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?

Zu den zentralen Themen gehören die physikalische Modellierung von Antriebsstrang und Batterien, die Programmierung in Matlab sowie die Simulation und Validierung von Fahrzyklen.

Was ist das primäre Ziel der Arbeit?

Das Ziel ist die Umsetzung eines bestehenden Simulink-Modells in objektorientierten Code, um die Effizienz für spätere Anwendungen auf Mikroprozessoren in Fahrzeugen zu erhöhen.

Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?

Es wird die sogenannte „Effekt-Ursache-Methode“ verwendet, bei der die Simulation entgegen des positiven Leistungsflusses anhand von Fahrprofilen durchgeführt wird.

Was wird im Hauptteil behandelt?

Der Hauptteil umfasst die Klassenstruktur des Fahrzeugmodells, die Modellierung der Batterien (ZEBRA und Li-Ionen) sowie die anschließende Verifikation durch Simulationen.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Die Arbeit lässt sich vor allem über Begriffe wie Elektromobilität, objektorientierte Programmierung, Simulation und Batteriemodellierung definieren.

Wie unterscheiden sich E-Polo und Nissan Leaf in der Modellierung?

Sie unterscheiden sich vor allem durch ihre unterschiedlichen Batterietypen – ein Innenwiderstandsmodell für die ZEBRA-Batterie beim E-Polo und ein detaillierteres RC-Modell für den Li-Ionen Akkumulator beim Nissan Leaf.

Warum wird objektorientierte Programmierung gegenüber Simulink bevorzugt?

Objektorientierte Programmierung ermöglicht eine geringere Laufzeit, eine bessere Wartbarkeit durch modulare Strukturen und ist effizienter für die Implementierung auf Mikroprozessoren in realen Fahrzeugen.